Процессор

Процессор – основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. С остальными устройствами компьютера процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основ­ных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

У классических процессоров семейства x86 (Pentium, старые процессоры AMD) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных проводников. Комбинация из 32 нулей и единиц (наличие или отсутствие напряжения в линии) образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копиро­вания данных из ячейки в один из своих регистров. 32-битная шина данных не позволяет адресовать более 4 Гигабайт ОЗУ. В последние годы большинство процессоров оснащены 64-битной шиной данных (Intel Core, AMD64).

По шине данных происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных персональных компью­терах шина данных, как правило, 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но из других областей. Команды тоже представлены в виде байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемы. Современные процессоры имеют основную и несколько расширенных систем команд (SSE, 3DNow). Программа может запросить у системы тип процессора и, при возможности, воспользоваться расширенной системой команд вместо основной. Говорят, что такая программа оптимизирована под систему команд конкретного процессора.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне. В последнем случае программа вынуждена определять тип процессора и заменять отсутствующие команды комбинациями имеющихся команд. При этом скорость выполнения программы снижается.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был 16-разряд­ный процессор, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, несколько моделей Intel Pentium; несколько моделей Intel Pentium MMX, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III, Intel Pentium 4 и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели процессоров компании AMD и некоторых других производителей относятся к семейству х86 и обладают программной совместимостью.